STM32L0低功耗应用
- H, R& w8 q! x0 w8 \8 N# V4 cSTM32L0支持7种低功耗模式，本文重点讨论停止(STOP)模式。
  E% B; z# K- T- A% i
首先介绍几点影响功耗的因素。
1.IO口的状态，不用的IO口设置成模拟输入。
6 y8 L% X# j- M" y2.时钟，时钟越低功耗越低。
, j  w. c1 x2 H% i' |3 j3.外设，禁用不使用的外设。
$ E. |* k. W- z+ |. G1 B4.PLL是一个耗电大户，如果做低功耗还是把PLL禁用，直接HSE/HSI/MSI到SYSCLK。
5.内核电压，根据不同的运行速度和VDD电压调节动态调压器，达到速度与功耗的平衡。
; N4 A* c: y) c% S9 g
0 i5 Y+ f( X/ Y( K" \2 K* G% L官方描述如下：
6 D: c/ Q1 n8 w- V: P$ M

2 C& D0 `( Z8 J, z& D0 h" s. D8 T  r+ `

' k6 F) K& b: n# m6 D, N
使用下面这个函数调节内核电压
& K. _9 Y0 p" R/ u, P- B
( e: _' B* k% s) ^/ p' k

1. #define PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1   PWR_CR_VOS_0
   " n: p* D" m6 l
2. #define PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE2   PWR_CR_VOS_1
   
3. #define PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE3   PWR_CR_VOS
   
4.   *            @arg PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1: Regulator voltage output Scale 1 mode,
   
5.   *                                                System frequency up to 32 MHz.
   " U9 |, T# _) B/ [& ^$ ?
6.   *            @arg PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE2: Regulator voltage output Scale 2 mode,
   
7.   *                                                System frequency up to 16 MHz.
   & T7 W  e: Z5 r: g+ ]3 g
8.   *            @arg PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE3: Regulator voltage output Scale 3 mode,
   
9.   *                                                System frequency up to 4.2 MHz
   9 X0 L/ z( V0 Q+ l9 R
10. 
    $ A- H* A9 O; x9 M; I! G
11. __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);

复制代码

1.睡眠模式
睡眠模式下只有CPU停止工作，所有外设继续工作，任何中断或者事件都能唤醒CPU，此时约16MHz/1mA。

2.低功耗运行模式
低功耗运行模式使用 内部MSI RC振荡器为低速模式（最大工作频率131kHz），内部调压器在低功率模式下，时钟频率和可用外设都有限制。仅当 电压调节器 处于范围 2 时，才能进入低功耗运行模式。
& Q5 E5 G/ L8 Q$ K1 Y) B( E8 x
% `1 Z0 N6 C7 p( e% N3.低功耗睡眠模式
进入睡眠模式时，调整内部调压器为低功率模式，时钟频率和可用外设都有限制；一个典型的例子是计时器以32kHz的速度运行。当事件或中断触发唤醒时，系统将恢复到运行模式，并打开调节器

4.带RTC的停止模式
停止模式在保持RAM和寄存器内容以及实时时钟的同时，实现了最低的功耗。Vcore域中的所有时钟都被停止禁用PLL、MSI RC、HSE和HSI。LSE或LSI仍在运行。调压器处于低功率模式。一些具有唤醒功能的外围设备可以使HSI在停止模式下检测它们的 触发唤醒的动作。
设备可以被外部中断在3.5us内唤醒，处理器会进入唤醒中断后恢复现场。也可以被PVD中断，比较事件（如果此外设使能），RTC alarm/tamper/timestamp/wakeupevents, USB/USART/I2C/LPUART/LPTIMER 唤醒事件唤醒。 唤醒后需要重新配置时钟。

+ g& N8 d0 J& r( F7 B5.不带RTC的停止模式
停止模式在保持RAM和寄存器内容以及实时时钟的同时，实现了最低的功耗。Vcore域中的所有时钟都被停止禁用PLL、MSI RC、HSE和HSI。LSE或LSI仍在运行。调压器处于低功率模式。一些具有唤醒功能的外围设备可以使HSI在停止模式下检测它们的 触发唤醒的动作。
1 N& a0 \9 X- D设备可以被外部中断在3.5us内唤醒，处理器会进入唤醒中断后恢复现场。也可以被PVD中断，比较事件（如果此外设使能），RTC alarm/tamper/timestamp/wakeupevents, USB/USART/I2C/LPUART/LPTIMER 唤醒事件唤醒。 唤醒后需要重新配置时钟。
. N& R4 P  M4 }' ]6 e* u; ]- \
8 s: ~4 Z: Z; b: x# K: Z2 A- s6.带RTC待机模式
关闭内部电压调节器，从而关闭整个Vcore。PLL MSI HIS HSE 都被关闭，LSE/LSI在运行。
除了备用电路中的寄存器外(wakeup logic, IWDG,RTC, LSI, LSE Crystal 32 KHz oscillator, RCC_CSR register)，RAM和寄存器内容都丢失了。
- I' J' Y( t: U- D6 G设备会在以下情况在60us内被唤醒
1.外部引脚复位
2.IWDG复位
% I. [# J# K# Q" J  B0 {' e3.唤醒引脚上升沿
4.RTC Alarm tamper timestamp Wakeup 事件

, {, M0 z& B+ R& }7.不带RTC待机模式
关闭内部电压调节器，从而关闭整个Vcore。PLL MSI HIS HSE LSE LSI都被关闭。
除了备用电路中的寄存器外(wakeup logic, IWDG,RTC, LSI, LSE Crystal 32 KHz oscillator, RCC_CSR register)，RAM和寄存器内容都丢失了。
! V/ Y9 Z8 l9 B5 @4 P& I% h设备会在以下情况在60us内被唤醒
1.外部引脚复位
+ z2 t- a) [; L2.唤醒引脚上升沿
RTC 和IWDG 的时钟源进入停止或者待机模式不会自动停止。

9 A9 e+ o# m" `; b进入STOP模式
停止模式基于 Cortex®-M0+ 深度睡眠模式与外设时钟门控。调压器既可以配置为正常模式，也可以配置为低功耗模式。在停止模式下，VCORE 域中的所有时钟都会停止，PLL、MSI、HSI16 和 HSE RC 振荡器也被禁止。内部 SRAM 和寄存器内容将保留。
7 J7 M! u# u) j$ h要使停止模式下的功耗最低，内部 Flash 也进入低功耗模式。Flash 处于掉电模式时，将器件从停止模式唤醒将需要额外的启动延时。
要使停止模式下的功耗最低，可在进入停止模式前关闭 VREFINT、BOR、PVD 和温度传感器。退出停止模式后，可以使用 PWR_CR 寄存器中的 ULP 位通过软件重新打开它们。

在停止模式下，所有 I/O 引脚的状态与运行模式下相同。
  t! Y: O% D; k, Q
要求

– 没有中断（对于 WFI）或事件（对于 WFE）挂起。
– 将 Cortex®-M0+ 系统控制寄存器中的 SLEEPDEEP 位置 1
– 电源控制寄存器 (PWR_CR) 中的 PDDS 位 = 0
5 M. x$ E! o+ [0 K0 P9 e– 电源控制/状态寄存器 (PWR_CSR) 中的 WUF 位 = 0
3 ?0 p" {$ y: d' Z" I! F– 通过配置 RCC_CFGR 寄存器中的 STOPWUCK 位退出停止模式时，选
择 MSI 或 HSI16 RC 振荡器作为系统时钟。
注： 要进入停止模式，所有 EXTI 线挂起位（在第 13.5.6 节：EXTI 挂起
寄存器 (EXTI_PR) 中）、所有外设中断挂起位、RTC 闹钟（闹钟 A
. s8 G: @( p: T* X: i6 q和闹钟 B）、RTC 唤醒、RTC 入侵和 RTC 时间戳标志位必须复
$ D- N2 s& Z2 g8 H" V) O位。否则将忽略进入停止模式这一过程，继续执行程序。

下面咱们来看下寄存器描述

系统控制寄存器中的 SLEEPDEEP 位
我在ARM-CortexM0 权威指南上找到的
+ B1 O  E. \! W- `% Q( f  n0 u

" ~# j7 D" `6 B& |: R! ^- b
(PWR_CR) PDDS位：掉电深度睡眠 (Power-down deepsleep)
3 d2 U5 `! m( K4 d1 Y此位由软件置 1 和清零。
. \1 L/ n" F& I% V! c9 B: k0：器件在 CPU 进入深度睡眠时进入停止模式。调压器处于低功耗模式。
1：器件在 CPU 进入深度睡眠时进入待机模式。
3 m' _/ f: n! d$ C
* p; p& q( T9 n+ [$ K9 F1 J9 E(PWR_CSR) WUF 位
该位通过硬件置 1，并且只能通过系统复位或通过将 PWR 电源控制寄存器 (PWR_CR) 中的
CWUF 位置 1 清零
9 q  U) E- L; [7 ]" A0 P0：未发生唤醒事件
) V# x" k) y$ n0 H1：收到唤醒事件，可能来自 WKUP 引脚、RTC 闹钟（闹钟 A 和闹钟 B）、RTC 入侵事
件、RTC 时间戳事件或 RTC 唤醒事件。
注： 如果使能 WKUP 引脚（将 EWUPx (x=1, 2, 3) 位置 1）时 WKUP 引脚已为高电平，系
统将检测到另一唤醒事件。
& g3 @3 Z9 ]- \' w: k7 ^
然后还要配置选择唤醒后的时钟源
通过此函数
  \7 Q$ {! p( \' j+ q( h- T# v& e

1. /**
   3 o: `* x/ n5 t/ r7 X) z
2.   * @brief  Macro to configures the wake up from stop clock.
   
3.   * @param  __RCC_STOPWUCLK__ specifies the clock source used after wake up from stop
   
4.   *   This parameter can be one of the following values:
   ( R+ L3 \3 a$ Q% e  z( Y! O
5.   *     @arg @ref RCC_STOP_WAKEUPCLOCK_MSI    MSI selected as system clock source
   
6.   *     @arg @ref RCC_STOP_WAKEUPCLOCK_HSI    HSI selected as system clock source
   
7.   * @retval None
   
8.   */
   
9.   __HAL_RCC_WAKEUPSTOP_CLK_CONFIG(RCC_STOP_WAKEUPCLOCK_MSI);

复制代码

) v. c0 Y7 r' y1 n5 K唤醒后如果需要，记得重新配置时钟。
! A3 R3 q0 {7 [6 w
LPUART在DMA模式下唤醒STOP
不讨论怎么实现DMA，只讨论唤醒SOTP模式。
9 _) d' V9 [6 I8 A6 |* O首先咱们来看官方描述
" J( R! g4 P! w+ m) N. f2 X( D

我使用的是LSE时钟
) s4 L2 c9 {* e) x+ w# g. i6 j
其实官方手册有这样一段描述
当 DMA 用于接收时，它必须在进入停止模式前禁止，并在退出停止模式后重新使能。 从停止模式唤醒功能并非在所有模式下均可用。例如，该功能在 SPI 模式下不起作用，因为 SPI 仅在主模式下工作。
也就是说要在进入STOP模式前禁止DMA。这里不是去操作DMA的寄存器去禁止DMA，而是在LPUART里面的寄存器DMAR位禁止即可。
LPUART_CR3(DMAR位)
位 6 DMAR：DMA 使能接收器 (DMA enable receiver)
此位由软件置 1/复位。
1 I, h5 F7 T2 H" X2 P1：针对接收使能 DMA 模式
3 A% _8 o8 z% m' Q: l/ L: j0：针对接收禁止 DMA 模式

进入停止模式的步骤
+ a: R! H8 E- p7 v8 {7 M1.禁止DMA，记得在唤醒后在串口唤醒中断里面重新使能DMA即可（其实使用HAL库是有点小BUG，会导致无法重新使能，后面会说(看串口中断回调函数)）
2.确认串口忙标志为0
3.确认串口做好接受数据准备
; ]6 L8 L- I( x4.选择唤醒模式（接受完成唤醒，起始位唤醒，地址匹配唤醒）
5.配置串口使能唤醒中断，使能停止模式唤醒
6 Q! R  ]7 y, A, F6 M1 T
下面介绍要使用的函数

5 y& `7 ]1 p, t6 M  K7 ]

1. void UratEnterStopMode(UART_HandleTypeDef *UartHandle)
   
2. {
   
3. 
   
4. 
   $ m0 w! g- r- p0 d
5.   UART_WakeUpTypeDef WakeUpSelection;
   ) j0 d, ~0 n; b5 H# I2 h7 x- v
6.   /* make sure that no UART transfer is on-going */
   : @' `( J6 _4 G; j
7.   while(__HAL_UART_GET_FLAG(UartHandle, USART_ISR_BUSY) == SET);
   8 [1 W' z8 b' e
8.   /* make sure that UART is ready to receive
   1 y! L  Z$ Z. b$ c
9.    * (test carried out again later in HAL_UARTEx_StopModeWakeUpSourceConfig) */   
   ( l# D0 d8 p- K' j! t# ?
10.   while(__HAL_UART_GET_FLAG(UartHandle, USART_ISR_REACK) == RESET);
    ( b; R" X3 S8 F- k& B; v
11. 
    + s8 @2 X/ Y" ]6 y% k% h
12.   /* set the wake-up event:
    1 C1 `& r) t7 a; E; a& X3 v
13.    * specify wake-up on start-bit detection */
    
14.   WakeUpSelection.WakeUpEvent = UART_WAKEUP_ON_STARTBIT;
      M/ ~# Z1 _. [8 x
15.   if (HAL_UARTEx_StopModeWakeUpSourceConfig(UartHandle, WakeUpSelection)!= HAL_OK)
    
16.   {
    
17.     Error_Handler();
    . \$ J  S  T  q6 |  E& x
18.   }
    
19.   HAL_UART_DMAPause(UartHandle);
    1 J$ V3 S* F8 }* n! V, {
20.   printf("HAL_UART_DMAPause\n\r");
    4 F4 ^% ~/ Q8 }7 F% O: B6 X
21.   // __HAL_DMA_DISABLE(&hdma_lpuart1_rx);                        //禁止DMA;
    1 R1 I$ X5 m" S+ N0 g' r+ w* G
22. 
    
23.   /* Enable the UART Wake UP from stop mode Interrupt */
    . T2 W" A# Y9 P( ~2 i6 N# S. x
24.   __HAL_UART_ENABLE_IT(UartHandle, UART_IT_WUF);
    / l7 W, H" @* h9 G# b
25. 
    6 R. R* T* t( e; s! O9 y6 @
26.   /* enable MCU wake-up by UART */
    & A) _/ Y, ~& k& r
27.   HAL_UARTEx_EnableStopMode(UartHandle);
    
28.   /* enter stop mode */
    : v! F. F! O  s- H* l. a5 g
29.   HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI);//进入停止模式
    
30.   /* ... STOP mode ... */
    8 ~: A1 y* r0 d
31. 
    
32.   /* at that point, MCU has been awoken: the LED has been turned back on */
    0 k; `$ D3 K. F+ {! ^
33.   /* Wake Up on start bit detection successful */
    6 b1 F0 h; a* ~1 r7 C
34.   HAL_UARTEx_DisableStopMode(UartHandle);//唤醒后禁止串口唤醒低功耗模式
    
35. }

复制代码

**然后在串口唤醒中断里面使能DMA即可
1 P, b3 `) G7 ~串口唤醒中断回调函数

1. void HAL_UARTEx_WakeupCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
   
2. {
   / k1 `) N6 c3 ~0 ^' Q& o7 M
3. 
   ( Q/ n" e* o, L3 w
4. //在这个回调函数之前HAL库的中断里面会改变huart->RxState = HAL_UART_STATE_READY; 导致HAL_UART_DMAResume(huart)不能恢复DMA
   
5. //所以此时要 huart->RxState = HAL_UART_STATE_BUSY_RX;  
   
6.   huart->RxState = HAL_UART_STATE_BUSY_RX;  
   " ^& o: K4 B* p2 z! x
7.   HAL_UART_DMAResume(huart);
   
8. 
   4 N; c' j9 r7 X9 H- s; v
9.   printf("HAL_UART_DMAResume,receivedata8 is %d\n\r",0);
   
10. }

复制代码

& Y6 r% f  Q* x: w& U记得唤醒之后稍微延时一下，让串口数据接受完成在进入停止模式，不然数据会乱。

5 S6 v! k+ \, P! u2 _**下面重点来了**
+ b. h! R2 k  Y+ B: h这里稍微不注意就会发现 我唤醒之后接受到的数据怎么老是少第一个字节
- K) {7 {  i5 G7 F, p8 n1 e经过我测试发现
是有一个设置的问题
1 |+ y; F' o1 A% \$ y7 ?下面看函数和寄存器描述
5 T: y, D; [3 _! u

1. /* Enable Ultra low power mode */
   1 H0 x* L  i8 \7 ^
2.    HAL_PWREx_EnableUltraLowPower();  //使能超低功耗，置位PWR_CR ULP位,VREFINT 在低功耗模式下关闭 更低功耗

复制代码

PWR_CR 位 9 ULP：超低功耗模式 (Ultra-low-power mode)
置 1 时，VREFINT 在低功耗模式下关闭。通过复位 RCC_APB1RSTR 寄存器中的 PWRRST
- j: Q% N1 l7 u" x4 r位不会复位该位。当该位置 1 时，寄存器 LCD_CR 的 LCDEN 位不能置 1。
0：VREFINT 在低功耗模式下打开
! \, K- c$ H& S) P6 Z, |1：VREFINT 在低功耗模式下关闭
4 T4 I" _6 F+ z) L6 C- S8 ]
当我们调用HAL_PWREx_EnableUltraLowPower();使能超低低功耗模式
此时你使用9600（不包括9600）以下的波特率就不会少第一个字节 但是你的波特率在9600及以上，收到的数就会少第一个字节
但是我们能不能在超低功耗模式下唤醒，波特率超过9600情况下怎么办呢？
还有一个函数和寄存器描述
$ z  W- _1 h# i  C6 d9 d/ n, v/ J

1. /* Enable the fast wake up from Ultra low power mode */
   1 M9 a, A6 u4 A9 @" ~2 b; l4 |7 c
2.   HAL_PWREx_EnableFastWakeUp();              //使能快速唤醒，不会等待VREFINT就绪，比较快，9600波特率下不会丢数据，不用快速唤醒而且 VREFINT 在低功耗模式下关闭 9600波特率下丢数据 此时只能降低波特率才可以解决

复制代码

( d2 s9 r9 _5 q8 I8 GPWR_CR 位 10 FWU：快速唤醒 (Fast wakeup)
此位与 ULP 位结合使用。
如果 ULP = 0，则忽略 FWU
9 z9 Q4 O2 s- K# A" ^4 p如果 ULP = 1 且 FWU = 1：从低功耗模式退出时忽略 VREFINT 启动时间。当 VREFINT 重新就
& _& T- h. w& A) ?2 W0 {3 B绪时，通过 PWR_CSR 寄存器中的 VREFINTRDYF 标志加以指示。
如果 ULP = 1 且 FWU = 0：仅当 VREFINT 就绪（其启动时间后）时，才会从低功耗模式退
出。通过复位 RCC_APB1RSTR 寄存器中的 PWRRST 位不会复位该位。
5 v% l' Q7 x- P) R8 c( ~. @0：仅当 VREFINT 就绪时，才会退出低功耗模式
1：退出低功耗模式时忽略 VREFINT 启动时间

就是醒的时候不等待 VREFINT稳定，但是可能会影响ADC，这样在超低功耗模式下就能快速唤醒不丢第一个字节了
3 u$ v4 V. S2 W' ?# _; ^仅在9600下测试不会丢，其他未测

当然如果你不使能超低功耗模式，那就造吧。
最近一直在搞Linux，这个博客写了快一年了，都忘记了。有时间把RTC和LPTIM也更上。实测功耗在0.8uA左右。
' n+ C+ A; }6 i- \  R/ e: Y  r! n
9 |- h# a9 K, v( A) g% n* d
8 f1 Z8 @3 n# n, R: D
# T& r4 D& ]& C. @; d, ?1 P